污水厂生物处理单元工艺状态下曝气性能测定与评价

以上海竹园第二污水处理厂2号生物好氧处理单元为研究对象,采用工艺状态曝气充氧性能测定仪对曝气器性能进行现场测定,通过核算氧利用率、曝气均匀性指数、曝气效率综合影响因子等指标,评价该厂曝气器日常运行状态,分析曝气系统在控制上的不足,并针对性地提出优化方案。结果表明,工艺状态下曝气器氧利用率与清水条件下相比下降19.22%~23.78%,曝气均匀性指数在0.80~1.34的范围内,曝气效率综合影响因子偏低,充分表明2号生物好氧处理单元部分曝气器存在污染或老化的问题。该厂的曝气系统具有较大的优化潜力,性能评价结果可以为曝气器科学管理维护及水厂的运行优化提供指导。     

碳中和时代下我国能量自给型污水处理厂发展方向及工程实践

基于碳中和背景及污水处理可持续、低碳运行理念,分析了我国污水处理厂不同水质、工艺类型、规模等条件下的能源消耗及能源回收特点,提出了以“碳改向技术+低耗高效复合脱氮技术+污泥厌氧共消化技术+污水热能回收技术+节能降耗技术”的污水处理新模式是实现我国能源自给型污水处理厂的关键,并提出我国污水处理厂实现碳中和应分为“完全能源自给”及“能源供应工厂”两个目标.此外,对基于此背景下建设的北京某再生水厂的理论能源自给情况进行了分析,结果表明,通过节能降耗、引入外源有机物、污水源热泵回收等措施,北京某再生水厂能源自给率由12.2%分别提高至17.1%、21.6%、84.7%.     

面向未来污水处理技术应用研究现状及工程实践

目前全球面临巨大能源、水污染及资源危机，传统污水处理技术已无法满足可持续发展需求，实现能源自给、污水再生及资源回收的新型污水处理技术是未来水厂重要实施路径.污水处理厂实现能源自给的关键一是"开源"，即高效回收污水中有机物化学能、低品位热能，并利用外源有机物厌氧共消化、太阳能、风能等技术开发能源；二是"节流"，即利用高效设备、精细化运行系统及厌氧氨氧化技术等举措节能降耗.基于可饮用用途，MBR+RO法是实现污水再生的主要途径，但膜污染严重、电耗高的问题仍有待解决.通过污泥水解技术获得富含VFA的优质碳源或合成PHAs的主要原料是有机物资源化的重要方向；利用污泥焚烧磷回收，可获得90%以上的磷回收率，并可解决污泥处置的困境.系统总结了国内外面向未来污水处理新技术应用研究现状，介绍了典型国家对未来污水处理技术的实践，提出我国面向未来污水处理厂面临的阻碍及可能的出路，为我国未来污水处理厂的发展提供方向.     

两种悬浮填料在ASBBR厌氧氨氧化系统中的性能比较与微生物解析

选取聚乙烯（T1）和聚氨酯（T2）两种悬浮填料投入到两套相同厌氧序批式生物膜反应器（ASBBR）R1和R2中,以城市生活污水为配水基质,考察了两种填料在ASBBR中的性能及菌群结构特征,选出更适宜厌氧氨氧化（ANAMMOX）菌生长的填料.结果表明：R1和R2反应器分别在第93 d和73 d成功启动厌氧氨氧化,并实现稳定运行.稳定运行阶段,R1、R2系统总无机氮（TIN）平均去除率分别达88.34%、87.97%.此外,运行第150 d时,测得单个T1、T2填料的ANAMMOX菌活性分别为5.70和3.70 mg·g^-1·h^-1.同时,扫描电子显微镜（SEM）表征结果证明,球状菌在T1填料上的数量比同倍数下T2填料上多,且杂菌较少.高通量测序结果显示,T1、T2填料上Candidatus anammoxoglobus菌属相对丰度分别为75.29%和38.23%.本研究表明,相比于聚氨酯（T2）填料,聚乙烯（T1）填料更适宜ANAMMOX菌的富集.     

SBR反应器厌氧氨氧化系统启动过程中细菌群落结构的变化

以白洋淀岸边带沉积物为接种污泥,启动了SBR厌氧氨氧化反应器.对反应器启动过程中的进出水水质进行了连续监测,并采用PCRDGGE、定量PCR和基因测序等分子生物学技术研究了系统内总细菌和厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌群落结构随培养时间的变化规律.结果表明:在启动过程中,总微生物菌群动态变化水平为26.6%~50.5%;微生物多样性先变小后增大,优势菌种得到重新分布;ANAMMOX细菌的群落结构变得单一化,最后系统的优势ANAMMOX细菌是Brocadia属.富集培养阶段SBR系统中ANAMMOX细菌的最大生物量达到了1.73×109copies·g~(-1)干污泥,而且总氮的去除率最高达到约82%.     

城市污水厌氧氨氧化工艺的菌群分析与效能评估

厌氧氨氧化（Anammox）是一种高效低耗的新型生物脱氮技术,在城市污水处理中具有广阔的应用前景.在城市污水脱氮系统中,厌氧氨氧化菌（AnAOB）是否存在、丰度如何及Anammox脱氮效能如何,是进行Anammox评估的重要指标.本研究重点介绍了在生物脱氮系统中进行AnAOB菌种测定和菌群结构分析的分子生物学技术及Anammox脱氮贡献率的计算方法 .结果发现,对于AnAOB的菌种测定和菌群结构分析,可采用实时荧光定量聚合酶链锁反应（qPCR）、16S rRNA高通量测序和宏基因组测序等分子生物学技术;Anammox脱氮贡献率可通过物料衡算法和¹⁵N同位素示踪法计算.同时,对这些评估方法存在的一些局限性也进行了阐述.总体而言,如何科学、有效、全面地评估Anammox在生物脱氮系统中发挥的作用仍是一个需要长期探究的课题.但随着相关研究的不断深入,检测手段和分析方法也会得到不断优化,这将为Anammox工艺的理论研究及工程应用提供重要支持.     

基于反硝化除磷的低温启动与稳定运行的中试试验

为了解反硝化聚磷菌(DPAOs)的脱氮除磷特性,以实际生活污水为研究对象,在低温(6～16)℃下采用改良UCT工艺开展了中试规模(20 m3)的反硝化除磷试验研究.结果表明,当T为6～12℃,HRT为20 h,SRT为35 d改良UCT工艺可成功启动并稳定运行.稳定运行时,系统能保持60%±5%的脱氮率,80%±5%的除磷率,其中COD、NH4+-N、总氮(TN)和总磷(TP)出水浓度分别为20、5、11和0. 5 mg·L-1,可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放标准.为进一步考察该系统脱氮除磷特性,增大好氧池到缺氧池回流比至150%,待系统稳定后,系统可获得较高的脱氮除磷率,其中脱氮率为80%±10%,除磷率为90%±5%.其中,缺氧池反硝化除磷的作用占总生物除磷的80%±4%,COD、NH4+-N、总氮(TN)和总磷(TP)平均出水浓度分别为19. 55、0. 1、7. 8和0. 15 mg·L-1,可达到京标A排放标准.     

城市污水处理厂缺氧池短程反硝化现象及影响因素研究

调研了北方某城市污水处理厂缺氧池亚硝态氮积累的现象.该污水处理厂采用传统厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）工艺,在缺氧池中存在稳定的短程反硝化过程,且缺氧池中亚硝态氮积累率最高可达88.4%.16S rRNA高通量测序分析表明Saccharibacteria_genera_incertae_sedis和Thauera可能是导致该厂缺氧池亚硝态氮积累的主要菌种,而短程反硝化现象出现的主要原因可能为外加碳源乙酸钠和系统较高的pH值.取活性污泥在COD/NO₃^--N为2~5条件下进行反硝化批次试验,结果表明硝态氮的还原速率均高于亚硝态氮的还原速率,且最大硝态氮到亚硝态氮的转换率均在50%左右.但碳源充足时,积累的NO₂^-会在NO₃^-被还原完后继续发生还原反应,从而导致最终亚硝态氮积累效果变差.本研究,以乙酸钠为碳源,COD/NO₃^--N为3可使反硝化过程获得最高亚硝态氮积累.因此,控制合适COD/NO₃^--N或缺氧反应时间是短程反硝化工艺运行的关键控制参数.本研究可为实际污水处理厂构建短程反硝化并进一步耦合厌氧氨氧化技术提供参考.     

影响EBPR系统运行效果的主要因素研究进展

结合国内外对生物除磷的最新研究进展,在阐述生物除磷机理的基础上,分析了主要因素对EBPR系统除磷效果的影响。结果表明:EBPR系统运行的最适温度为15~25℃;当EBPR系统p H为7~8时,总磷去除率可达最高,且聚磷菌所占生物量的比例及种类达到最大;污泥龄(SRT)为8~10 d时可得到长期稳定运行的EBPR系统,SRT为2~3.5 d时,短期内可获得高效的处理效果,但若维持系统的长期稳定运行,还需克服污泥膨胀的问题;当丙酸或葡萄糖/乙酸混合物(50%/50%)为基质时,更易获得高效稳定的除磷系统,丙酸为基质时负荷不易过高,应维持在200~400 mg/L左右;溶解氧(DO)仍是主要的电子受体,且O2浓度应保持在0.5~2 mg/L之间。     

面向未来的污水处理厂关键技术研发与工程实践专栏序言

污水处理行业碳排放水平约占全社会碳排放水平的1%～2%,为实现行业碳达峰、碳中和目标以及满足建设面向未来污水处理厂的需要,污水处理行业碳减排技术的开发及碳中和路线图的搭建迫在眉睫.本文是国家水专项“面向未来污水处理厂关键技术研发与工程示范”课题近年来科研成果的总结,致力于构建面向未来污水处理技术体系,从污水处理厂“碳减排”和“碳中和”角度出发,在污水“碳转向”、污水处理过程“碳减排”、基于大数据和云平台的智慧水务3个关键技术的研究以及对面向未来污水处理厂工程实践等方面进行了总结凝练,以期为我国污水处理行业的“碳减排”及“碳中和”提供技术支撑.